楊明

（上海同豐工程咨詢有限公司，上海 200444）

影響線加載法在橋梁荷載試驗(yàn)中的應(yīng)用研究

楊明

（上海同豐工程咨詢有限公司，上海 200444）

以上海某桁架拱橋荷載試驗(yàn)為例，分析了其在設(shè)計(jì)及竣工資料遺失的情況下利用影響線加載法來評定橋梁承載能力的過程。結(jié)果表明，利用影響線加載法測試橋梁影響后，結(jié)合理論計(jì)算模型分析可以評定橋梁的承載能力，為今后此類舊橋評定奠定了研究基礎(chǔ)。

影響線加載;荷載試驗(yàn);承載能力

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.030

1 工程概況

上海某橋?yàn)閱慰玟摻罨炷凌旒芄皹颍ㄒ妶D1），全長37.1m，凈跨徑為36.6m，橋面總寬4.5m。上部結(jié)構(gòu)由兩榀桁架拱片和微彎板組成，兩榀桁架間設(shè)置橫向聯(lián)系，其中,上弦桿及實(shí)腹段共設(shè)置17道橫梁，下弦桿設(shè)置有8道橫撐及2道十字撐，拱肋為50cm×25cm矩形截面，兩端橋臺(tái)采用漿砌片石重力式結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式不詳。

該橋設(shè)計(jì)及竣工資料均已遺失，設(shè)計(jì)荷載等級不明，該橋原通行車輛主要是進(jìn)出景點(diǎn)的旅游大巴及小車，橋頭設(shè)2t限載標(biāo)志牌，禁止旅游大巴通行。為了解該橋目前的技術(shù)狀況及載重等級，特進(jìn)行荷載試驗(yàn)。

圖1 現(xiàn)場橋梁實(shí)景照

2 加載方案

該桁架拱橋靜載試驗(yàn)共選取3個(gè)應(yīng)變測試斷面和3個(gè)撓度測試斷面（見圖2）。

1-1斷面：拱腳處斷面應(yīng)變；

2-2斷面：3/4處斷面應(yīng)變和撓度；

3-3斷面：跨中實(shí)腹段最大正彎矩?cái)嗝鎽?yīng)變和撓度；4-4斷面：1/4處斷面撓度。

圖2 測試斷面布置圖

試驗(yàn)采用1輛重近200kN的兩軸載重貨車，先對該橋進(jìn)行中載加載，縱橋向由西向東每米一個(gè)載位進(jìn)行影響線加載，完成后對該橋拱腳斷面、拱頂斷面及四分點(diǎn)斷面按實(shí)測最不利狀態(tài)進(jìn)行加載（見圖3～圖7）。

圖3 跨中最大正彎矩縱橋向加載載位

圖4 拱腳最大軸壓縱橋向加載載位

圖5 四分點(diǎn)最大撓度縱橋向加載載位

圖6 偏載橫向加載載位示意圖

圖7 中載橫向加載載位示意圖

3 影響線測試結(jié)果

實(shí)測應(yīng)變及撓度影響線是以橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)為力學(xué)模型，通過荷載試驗(yàn)的方法實(shí)測得到，由它推求實(shí)際荷載下的實(shí)際效應(yīng)（應(yīng)變、撓度）將更符合該橋的實(shí)際受力狀態(tài)，可以提高檢驗(yàn)橋梁實(shí)際承載能力的準(zhǔn)確度，了解橋梁實(shí)際安全度[1]。

本次影響線試驗(yàn)采用一輛兩軸重車進(jìn)行中載加載，在橋縱向每米布置一個(gè)載位，檢測各測點(diǎn)相應(yīng)的荷載效應(yīng)，然后采用迭代的方法計(jì)算單位荷載作用下各測點(diǎn)的相應(yīng)效應(yīng)，并繪制成曲線。各測點(diǎn)（以北側(cè)為例）應(yīng)變影響線和跨中及四分點(diǎn)撓度影響線見以下圖8～圖13，圖中“+”表示為拉應(yīng)力（上撓度），“-”表示為壓應(yīng)力（下?lián)隙龋?，?yīng)變影響線數(shù)值單位為1με/kN，撓度影響線數(shù)值單位為1mm/kN。

圖8 北側(cè)拱肋拱頂下緣鋼筋應(yīng)變影響線

圖9 北側(cè)拱肋3/4處斷面下緣鋼筋應(yīng)變影響線

圖10 北側(cè)拱肋拱腳斷面混凝土應(yīng)變影響線

圖11 北側(cè)拱肋拱頂斷面撓度影響線

圖12 北側(cè)拱肋1/4處斷面撓度應(yīng)變影響線

圖13 北側(cè)拱肋3/4處斷面撓度影響線

4 檢算結(jié)果

對該橋主拱肋拱腳、1/4L0及拱頂斷面進(jìn)行應(yīng)力檢算，對該橋主拱圈拱頂及四分點(diǎn)斷面進(jìn)行撓度檢算。

活載效應(yīng)根據(jù)實(shí)測影響線按最不利狀態(tài)進(jìn)行加載，并計(jì)算其相應(yīng)荷載效應(yīng)；恒載效應(yīng)采用MidasCivil2010橋梁計(jì)算軟件建立實(shí)體模型計(jì)算其恒載效應(yīng)，最后按容許應(yīng)力法進(jìn)行承載能力評定。容許應(yīng)力法就是對該橋結(jié)構(gòu)的已存應(yīng)力按接近實(shí)際狀態(tài)的結(jié)構(gòu)計(jì)算模式進(jìn)行計(jì)算推演，并疊加設(shè)計(jì)荷載下的實(shí)測應(yīng)力，得到測點(diǎn)總應(yīng)力，與相應(yīng)的容許應(yīng)力（應(yīng)力限值）進(jìn)行比較[2,3]。若大于材料的容許應(yīng)力，則表明承載能力達(dá)不到要求，若小于或等于容許應(yīng)力，則表明該橋承載能力達(dá)到要求。該橋的MIDAS計(jì)算模型如圖14所示。

圖14 理論計(jì)算模型

根據(jù)實(shí)測影響線按最不利狀態(tài)進(jìn)行加載，各斷面應(yīng)變及撓度在汽車-15級、汽車-10級荷載下最不利加載載位見圖15（以汽車-15級為例）。

圖15 各斷面在汽車-15級荷載下最不利載位布置示意圖

表1 各斷面混凝土壓應(yīng)力及鋼筋拉應(yīng)力計(jì)算結(jié)果MPa

表2 1/4斷面正負(fù)撓度和計(jì)算結(jié)果

由表1可知，該橋在汽車-15級荷載作用下，拱腳混凝土下緣總壓應(yīng)力大于混凝土容許壓應(yīng)力，在汽車-10級荷載作用下，拱腳混凝土下緣總壓應(yīng)力、拱頂下緣鋼筋總拉應(yīng)力及四分點(diǎn)下緣混凝土總壓應(yīng)力均小于容許應(yīng)力值，因此，該橋僅能滿足汽車-10級荷載等級的安全承載要求，且在汽車-10級荷載等級下，拱腳下緣混凝土壓應(yīng)力已接近混凝土容許應(yīng)力值，必須及時(shí)采取加固措施。

由表2可知，該橋在汽車-10級荷載作用下，由實(shí)測影響線推求的撓度均小于規(guī)范中關(guān)于正常使用狀態(tài)下的撓度允許值，剛度滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)論

從該橋的荷載試驗(yàn)過程可以看出，對于設(shè)計(jì)及竣工資料缺失的橋梁，利用此種影響線加載法來評定橋梁承載能力的方法是可行的。

【1】JTJ 023—85公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

【2】劉民,龔尚龍,陳思甜,鄭建文.橋梁的影響線試驗(yàn)[J].工程結(jié)構(gòu), 2009（9）:209-210.

【3】JTG/TJ 21—2011公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程[S].

ApplicationResearch of Influence LineLoading Method on Bridge Load Test

YANG Ming
（Shanghai Tongfeng Engineering ConsultingCo.Ltd.,Shanghai 200444,China）

TakingtheloadtestofatrussarchbridgeinShanghaiasanexample,theprocessofevaluatingtheloadcarryingcapacityofthe bridgeisanalyzedbyusingthemethodofinfluencelineloadingmethodundertheconditionofthedesignandcompletiondataloss.Theresults showthattheloadcapacityofthebridgecanbeassessedbytheinfluenceoftheinfluencelineloadingmethod,andtheanalysisofthemodelcan beusedtoevaluatethebearingcapacityofthebridge.

Influencelineloading;loadingtest;carryingcapacity

U411

A

1007-9467（2016）06-0114-03

2015-12-16

楊明（1984～），男，山東德州人，工程師，從事橋梁工程檢測研究，（電子信箱）452383211@qq.com。